SCHRÖDER, Daniel (Brückenstraße 15, Grimma, 04668, DE)
WAGNER, Hendrik (Holbeinstraße 11, Leipzig, 04229, DE)
SCHRÖDER, Daniel (Brückenstraße 15, Grimma, 04668, DE)
| Patentansprüche 1. Brückenentlastungsgerät für Schwertransporte, umfassend eine Tragkonstruktion und eine in der Stützweite stufenlos verstellbare Abstützung der Tragkonstruktion, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragkonstruktion aus zwei gegenüberliegend angeordneten Portalrahmen (2) besteht, die oben beiderseits durch eine obere Tragkonstruktion (1 ) in jeweils einem separaten Gelenk schwenkbar miteinander verbunden sind, die gelenkig auf separaten Fußplatten (3) stehen und an denen beiderseits zwischen ihren freien Enden beiderseits ein Zugbandangeordnet ist, das von einer Fahrbahnplatte (4) und die Fahrbahnplatte (4) beiderseits in waagerechter Richtung verlängernde Zugbänder (5) gebildet wird, und die Fahrbahnplatte (4) beiderseits in senkrechter Richtung gegenüber der oberen Tragkonstruktion (1 ) von senkrecht und diagonal angeordneten Zugstäben (6, 7) aufgenommen wird. 2. Brückenertüchtigungsgerät für Schwertransporte, umfassend eine Tragkonstruktion und eine in der Stützweite stufenlos verstellbare Abstützung der Tragkonstruktion, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragkonstruktion aus zwei gegenüberliegend angeordneten Portalrahmen (2) besteht, die oben beiderseits durch eine obere Tragkonstruktion (1 ) in jeweils einem separaten Gelenk schwenkbar miteinander verbunden sind, die gelenkig auf separaten Fußplatten (3) stehen und an denen beiderseits zwischen ihren freien Enden ein Zugband (5) angeordnet ist, und der bestehende Brückenüberbau (10) über vertikale Zugstäbe (6) direkt mit der oberen Tragkonstruktion (1 ) verbunden ist. 3. Brückenentlastungsgerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrbahnplatte (4) zwischen die Zugbänder (5) eingehangen wird und so das Zugband (5) aus den Zugstäben (5.1 ) und den Längsträgern (5.2) der Fahrbahnplatte (4) besteht. 4. Brückenertüchtigungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikalen Zugstäbe (6) direkt durch den Brückenüberbau mit einem Querjoch (9) verankert sind. 5. Brückenentlastungs- oder ertüchtigungsgerät nach einem der Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugstäbe (5), (6), (7) längenveränderlich sind. 2 6. Brückenentlastungs- oder -ertüchtigungsgerät nach einem der Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwischen einem freien Ende der oberen Tragkonstruktion (1 ) und dem schräg aufgestellten Portalrahmen (2) in einem bestimmten Mindestabstand zur Gelenkachse eine längenverstellbare Konstruktion (8), insbesondere angeordnet ist. 7. Brückenentlastungs- oder -ertüchtigungsgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die längenverstellbare Konstruktion (8) eine Gewindespindel, ein Hydraulikzylinder, ein Zahnstangenantrieb oder dgl. ist. 8. Brückenentlastungs- oder -ertüchtigungsgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Tragkonstruktion (1 ), die schräg aufgestellten Portalrahmen (2) und die Fahrbahnplatte (4) aus leicht transportier- und montierbaren Einzelteilen (Modulen) bestehen, die am Einsatzort zum einsatzfähigen Brückenentlastungsgerät zusammenbaubar sind. |
Die Erfindung betrifft ein Brückenentlastungsgerät zur zeitweisen bedarfsgerechten Entlastung einer Brücke für Schwerlasttransporte und/oder zur Ertüchtigung von Brücken mit ungenügender Tragfähigkeit.
Zur Entlastung von Brücken und/oder zur Benutzung beschädigter Brücken durch Fahrzeuge ist es aus der Druckschrift CN 201236320 Y bekannt, zwei parallel zueinander angeordnete Träger mit einem kastenförmigen Querschnitt paarweise einzusetzen. Die beiden Träger werden parallel nebeneinander auf die Brückenfahrbahn gelegt. Der Abstand der beiden Träger zueinander ist so groß, dass sich das für die Überfahrt vorgesehene Fahrzeug mit seiner spezifischen Spurweite darauf abstützen kann. Die Last eines Fahrzeuges wird so von den Rädern auf die beiden Träger und von den Trägern über deren Auflageflächen auf die Brückenfahrbahn verteilt. Jeder der beiden Träger besteht zum vereinfachten Transport zur Brücke aus mehreren Segmenten, wobei jeweils am Anfang und am Ende die Segmente schräg als Auf- und Abfahrrampen ausgebildet sind. Die einzelnen Segmente werden für den Einsatz in einfacher Weise miteinander verschraubt. Die Größe der dadurch zusätzlich aufnehmbaren Last hängt von der Tragfähigkeit der beiden Hilfsträger ab.
Damit Brücken zu geringer Tragfähigkeit bei Bedarf für Schwerlasttransporte genutzt werden können, ist es weiterhin bekannt, einen Teil der Belastung durch eine Hilfskonstruktion aufzunehmen. So ist in der Druckschrift DE 20 2004 017 033 U1 eine Lösung offenbart, bei der ein nicht mit voller Last befahrbarer Abschnitt einer Brücke durch eine aus zwei Trägern bestehende Hilfskonstruktion verstärkt wird. Die Träger werden beidseits des Schwerlastfahrzeuges parallel auf die Fahrbahn der Brücke gelegt. Sie bestehen aus mehreren miteinander verschraubbaren Segmenten, die einzeln einfach zu transportieren sind. Sie bilden die Verschubbahnen, auf denen ein das Fahrzeug aufnehmendes Hubsystem mit seinem Fahrwerk abrollen und so die Last über die Brücke bewegt werden kann. Dabei wird das Fahrzeug mit seiner Schwerlast mittels einer Hydraulikeinrichtung angehoben und so teilweise oder vollständig entlastet. Es wird ein Teil oder die gesamte Last auf die beiden Träger übertragen, von diesen Trägern wird die Last über Stützen in die Brückenfundamente oder eigens dazu geschaffene Fundamente geleitet.
Der Abstand zwischen den beiden parallel zueinander angeordneten Trägern kann stufenlos gewählt und so den unterschiedlichen Breiten des Schwerlastfahrzeuges oder der Last angepasst werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Brückenentlastungs- bzw. Brückenertüchtigungsgerät zu schaffen, das im Wesentlichen zwei Aufgaben erfüllt. Erstens soll das Gerät zur Entlastung von Brückenbauwerken beitragen, die nicht die erforderliche Tragfähigkeit aufweisen, um das Gewicht von Schwertransporten aufzunehmen. Außerdem soll das Gerät der bedarfsgerechten Ertüchtigung von gering tragfähigen Brücken dienen, das zudem einfach transportiert, aufgebaut und genutzt werden kann. Dabei soll das Gerät so ausgebildet werden, dass es nicht an Stelle der Brücke die gesamte Last des Fahrzeuges, sondern im Wesentlichen nur die über deren maximale Tragfähigkeit hinausgehende Last aufnimmt.
Diese Aufgabe wird durch ein Brückenentlastungsgerät nach Anspruch 1 bzw. durch ein Brückenertüchtigungsgerät nach Anspruch 2 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Das Brückenentlastungs- bzw. -ertüchtigungsgerät wird auf der Brücke dort eingesetzt, wobei der Überfahrt mit der Schwerlast für das Tragwerk der Brücke die größten Belastungen auftreten. Damit es schnell und variabel einsetzbar ist, wird es aus leicht transportierbaren und in einfacher weise montierbaren Einzelteilen zusammen gefügt, die in ihren Abmessungen spezifisch an Brücken unterschiedlicher Abmessungen angepasst werden können.
Das Brückenentlastungs- bzw. -ertüchtigungsgerät besteht im Wesentlichen aus einem Trag- oder Rahmensystem in Verbindung mit schräg angeschlossenen Portalrahmen, die in ihrer Neigung veränderlich sind und so die Anpassung an die Stützweite der zu entlastenden Brücke ermöglichen. Die Stützkräfte der Konstruktion werden günstig über das Brückendeck/ den Brückenüberbau in die Auflager der Brücke bzw. in Hilfsunterstützungen abgeleitet. Damit die so entstandene Tragkonstruktion stabil ist, muss sie unten mit einem Zugband, bevorzugt bestehend aus Zugstäben, versehen werden. Durch die Verstellbarkeit und Anpassung an verschiedene Stützweiten kann sich die Länge des Zugbandes ändern. Deshalb werden bevorzugt für den Einsatz eines solchen Brückenentlastungsgerätes auch technische Möglichkeiten zu einer solchen Längenveränderung vorgesehen.
Um ein Brückenbauwerk zu entlasten, wird an die obere Tragkonstruktion eine Fahrbahnplatte angehangen. Die Fahrbahnplatte besteht aus zusammengefügten, leicht transportablen Einzelsegmenten und kann gleichzeitig in das Zugband integriert werden. Diese abgehangene Fahrbahnplatte befindet sich nur in Feldmitte der Brücke und nimmt nur die Räder des Schwerlasttransports auf, die zur Überschreitung der Tragfähigkeit führen würden. Um der zweiten Aufgabe der Erfindung, die Erhöhung der Tragfähigkeit einer Brücke - also der Brückenertüchtigung - gerecht zu werden, wird der Brückenüberbau über geeignete Halterungen und Zugelemente direkt mit dem Trägersystem verbunden. Die Fahrbahnplatte aus den Einzelsegmenten wird dann nicht mehr benötigt. Das Zugband besteht für diesen Anwendungsfall bevorzugt aus Zugstäben.
Da das Brückenentlastungsgerät konstruktiv so ausgebildet ist, dass der Schwerlasttransport bei der Brückenüberfahrung unten durch die Fahrbahnplatte bzw. den Brückenüberbau und seitlich und oben durch die Tragkonstruktion umschlossen wird, muss das Brückenentlastungsgerät solche lichten Abmaße aufweisen, die in Breite und Höhe größer als die maximale Werte des Schwerlasttransports sind. Die Oberfläche der Fahrbahnplatte muss so groß sein, dass der Lastanteil des Schwerlasttransports, die zur Überschreitung der Tragfähigkeit der Brücke führen würde, vollständig von dem Brückenentlastungsgerät aufgenommen werden kann.
Damit ein solches Brückenentlastungsgerät schnell zu einem Einsatzort transportiert, dort montiert und nach der Benutzung wieder demontiert und abtransportiert werden kann, werden die Baugruppen wie Träger, Portalrahmen und Fahrbahnplatte aus Einzelsegmenten gebildet. Zwischen den freien Enden des oberen Trägers und den oberen Enden der Rahmenstiele der liegenden Portalrahmen werden Eckversteifungen aus Spindeln, Hydraulikzylindern bzw. anderen längenverstellbaren Druck-/Zuggliedern angeordnet. Die Primärfunktion dieser Eckversteifungen ist die Ausbildung einer biegesteifen Rahmenecke in Haupttragrichtung. Außerdem dienen sie der Unterstützung des Montagevorgangs.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele, die in Figuren dargestellt sind, näher erläutert. Die Figuren zeigen:
Fig. 1 ein Brückenentlastungsgerät in einer perspektivischen Ansicht,
Fig. 2 das Brückenentlastungsgerät in der Draufsicht,
Fig. 3 das Brückenentlastungsgerät in einer Vorderansicht, wobei in der Darstellung
A das Ausführungsbeispiel der Brückenentlastung und in der Darstellung B das
Ausführungsbeispiel der Brückenertüchtigung dargestellt ist,
Fig. 4 das Brückenentlastungsgerät in einer Seitenansicht, wobei in der Darstellung A das
Ausführungsbeispiel der Brückenentlastung und in der Darstellung B das
Ausführungsbeispiel der Brückenertüchtigung dargestellt ist,
Fig. 5 das im praktischen Einsatz befindliche Brückenentlastungsgerät in einer
perspektivischen Darstellung, Ausführungsbeispiel Brückenentlastung und Fig. 6 das im praktischen Einsatz befindliche Brückenentlastungsgerät in einer perspektivischen Darstellung, Ausführungsbeispiel Bauwerksertüchtigung,
Fig. 7 eine Darstellung der bei einer Brücke in Folge der Belastung durch ein Fahrzeug auftretenden Biegemomente und
Fig. 8 eine Darstellung der durch den Einsatz eines Brückenentlastungsgerätes
erzielbaren, reduzierten Biegemomente in der Feldmitte der Brücke.
Das Brückenentlastungsgerät gezeigt in den Fig. 1 und 2 ist als eine stabile Stahl-Rahmen- Konstruktion mit einem Zugband 5 ausgebildet. Es besteht aus Einzelteilen, die auf Grund ihrer begrenzten Größe und des Gewichts gut transportierbar sind und leicht montiert werden können. Die lichte Durchfahrtshöhe des mobilen Brückenentlastungsgerätes wird durch die Abmessungen und die Schrägstellung der Portalrahmen 2 bestimmt, die Durchfahrtsbreite vom lichten Abstand der Rahmenstiele.
Das mobile Brückenentlastungsgerät wird hinsichtlich der Stützweite, der lichten Durchfahrtsmaße und der maximalen Belastung jeweils an einen bestimmten Anwendungsfall angepasst. Das Gerät besteht im Wesentlichen aus den beiden schräg aufgestellten Portalrahmen 2, die oben beiderseits durch eine waagerechte Tragkonstruktion 1 , auch als Hauptlängsträger bezeichnet, miteinander verbunden sind. Das Zugband 5 verbindet die Fußpunkte der schräg aufgestellten Portalrahmen 2. Optional können die Fahrbahnplatten-Längsträger 5.2 in das Zugband 5 integriert werden. Die Zugstäbe 5.1 schließen in diesem Anwendungsfall direkt an die Längsträger 5.2 der Fahrbahnplatte 4 an. Die Fahrbahnplatte 4 wird außen durch die senkrecht und diagonal angeordneten Zugstäbe 6 und 7 an den oberen Haupt-Längsträgern 1 angehangen. An der Unterseite der Haupt-Längsträger 1 sind Hülsen für die gelenkige Bolzenverbindung mit den Portalrahmen 2 und Anschlagösen für die Schrägseile 7 befestigt. Die senkrechten Zugstäbe 6 werden durch die Haupt-Längsträger 1 hindurch geführt und auf deren Oberseite mit Ankerplatten befestigt. Die Bauteile Haupt-Längsträger 1 , Portalrahmen 2 und Fahrbahnplatte 4 werden aus kleineren, gut zu transportierenden Einzelsegmenten zusammengefügt. Da bei unterschiedlichen Stützweiten unterschiedlich lange Zugstäbe 5, 6, 7 benötigt werden, ist es möglich, Zugstäbe 5, 6, 7 in gestuften Längen bereit zu halten oder die Zugstäbe 5, 6, 7 durch Verlängerungsstücke anzupassen.
Unten, an den freien Enden der Portalrahmen 2, wird jeweils eine Fußplatte 3 gelenkig angeordnet. Sie weist ausreichende Grundsrissabmessungen auf, so dass die auf den Brückenüberbau wirkenden Stützkräfte des Brückenentlastungs- bzw. -ertüchtigungsgerätes auf eine hinreichend große Fläche verteilt werden. 1. Ausführungsbeispiel
Der Einsatz eines Brückenentlastungsgerätes ist als erstes Ausführungsbeispiel als eine reine Entlastungskonstruktion in Fig. 3A, 4A und 5 dargestellt. Die vorstehend beschriebenen Einzelteile werden zur Brücke gebracht, über die der Schwerlasttransport geführt werden soll, und dort montiert. Die Größe dieser Einzelteile, ihr Gewicht und ihre Verbindungen miteinander sind so ausgelegt, dass eine einfache und schnelle Montage möglich ist. Die Stützweite des Brückenentlastungsgerätes wird so gewählt, dass sich die Fußplatten 3 jeweils über einem bestehenden oder zu errichtenden Stützpfeiler 12 der Brücke befinden und so die Stützkraft aus der Konstruktion direkt eingeleitet wird. Die Anpassung an die jeweilige Stützweite kann stufenlos durch eine Veränderung der Winkelstellung der beiden Portalrahmen 2 erreicht werden. Mit Hilfe von Gewindespindeln oder Hydraulikzylindern 8 als zusätzliche Verbindung zwischen den Haupt-Längsträgern 1 und den Portalrahmen 2 wird die Montage und das Aufrichten des Brückenentlastungsgerätes erleichtert und zugleich die Ausbildung der erforderlichen biegesteifen Rahmenecken gewährleistet. Durch das Zugband
5, bestehend aus den Fahrbahn-Längsträgern 5.2 der/ den Fahrbahnplatte(n) 4 und den daran befestigten waagerechten Zugstäben 5.1 , wird gesichert, dass an den Fußplatten 3 keine horizontalen Auflagerkräfte entstehen und damit die Stützweite des Brückenentlastungsgerätes konstant bleibt. Die Belastung der Fahrbahnplatte 4 des Brückenentlastungsgerätes durch ein Schwerlastfahrzeug wird über die senkrechten Zugstäbe
6, 7 aufgenommen und über die Haupt-Längsträger 1 in die Stiele der Portalrahmen geleitet, die dann die Kräfte über die Fußplatten 3 und das Brückenüberbau 10 in die Auflager 1 1 der Brücke einleitet. Durch die schrägen Zugstäbe 7 wird die Verkippung der Fahrbahnplatte 4 während des Befahrens und Verlassens verhindert. Diese diagonalen Zugstäbe 7 werden nur für diesen Anwendungsfall benötigt. Um das Befahren und Verlassen der Fahrbahnplatte 4 zu erleichtern, können davor und dahinter Rampen angeordnet werden.
Im Diagramm nach Fig. 7 sind Biegemomente eines Brückenüberbaus bestimmter Länge eingezeichnet, die beim Überfahren eines Schwerlasttransportes über eine Brücke 10 entstehen würden. Das Diagramm nach Fig. 8 zeigt die durch die Verwendung des Brückenentlastungsgerätes reduzierten Biegemomente. In diesem Beispiel beträgt die Biegeentlastung des Brückenüberbaus über 50%, wobei nur die Last von vier Achsen des Schwerlasttransports durch das Brückenentlastungssystem aufgenommen wird. 2. Ausführungsbeispiel
Der Einsatz des Brückenentlastungsgeräts nach dem zweiten Ausführungsbeispiel für die temporäre Brückenertüchtigung ist in Fig. 3B, 4B und 6 dargestellt. Für diesen Anwendungsfall ist der Einsatz der Fahrbahnplatte 4 und der schrägen Zugstäbe 7 nicht erforderlich. Stattdessen werden die vertikalen Zugstäbe 6 direkt durch Bohrungen bzw. Öffnungen des Brückenüberbaus 10 geführt und an der Unterkante im Brückenüberbau 10 über ein Querjoch 9 verankert. Das Zugband 5 besteht in diesem Fall nur aus waagerechten Zugstäben 5.1. Die Verkehrsbelastung wird hier vom Brückenüberbau 10 selbst über das Joch 9 in die vertikalen Zugstäbe 6 eingeleitet und von diesen über die Haupt-Längsträger in die Rahmenstiele weitergeleitet, die die Kräfte wiederum über die Fußplatten und den Brückenüberbau 10 in die Auflager 1 1 der Brücke einleiten.
Bezugszeichenliste
1 Haupt-Längsträger, bestehend aus verbundenen Stahlträgersegmenten
2 Liegender Portalrahmen, bestehend aus zusammengefügten Stahlträgersegmenten
3 Fußplatte, bestehend aus Stahlbeton, Stahl, Kunststoff oder Hartholz
4 Fahrbahnplatte, bestehend aus zusammengefügten Einzelsegmenten
5 Zugband
5.1 waagerechter Zugstab
5.2 Fahrbahn-Längsträger
6 Senkrechter Zugstab
7 Diagonaler Zugstab
8 Gewindespindel, Hydraulikzylinder oder ähnliche längenverstellbare Konstruktionen mit oder ohne eigenen Antrieb
9 Querjoch
10 Brückenüberbau
1 1 Brückenlager
12 Brückenpfeiler